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单片机和GPRS的矿区铁路道口监测体系

矿区铁路是衔接国度铁路与矿区的两头关键,是铁路运输网的紧张构成局部。占有关材料统计,现在国际矿区铁路凌驾2万公里且其沿线左近通常散布着多个道口。由于道口大多散布在阔别郊区的矿山企业外部,而且其数目多、疏散以及道口之间的间隔长,加上矿区内种种运输东西的交织作业及车辆、职员的不牢固的活动,使矿区铁路道口的宁静办理成为非常突出的题目。为使各级矿区办理部分能实时、正确掌握各个道口的的宁静状况,本文以 Atmega128和MC55为中心,设计一套铁路道口监测体系,完成对铁路道口监测办理的主动化、数字化和网络化。这对包管矿区正常消费、进步矿山企业经济效益和经过道口车辆、行人宁静具有紧张意义。
  2  体系构成
  整个体系由道口监控中心构成。从功效上分,该体系可分为信号收罗局部、道口局部、信号传输和发送局部以及道口监控中心5个局部。

  2.1 信号收罗局部
  信号收罗局部次要用于收罗列车靠近及拜别信号,为主动完成收放护栏提供决议计划信号。现在道口体系中有接纳振动传感器、射频传感器,GPS+ ARM+GPRS、视频监控设置装备摆设或踏板开关等几种方法检测来车信号,它们各有优缺陷。本体系中信号收罗局部由4个磁电传感器构成,辨别成对的安排在道口两侧的钢轨内侧。 当有列车颠末该置时,磁电传感器可检测到来车信号,经缩小电路和A/D转换电路后,间接发送到单片机 Atmega128。
  2.2 道口局部
  道口局部设道口信号机、声光报警器和栏木安装各2套,辨别用来指示火车行将抵达信号、声光报警和实行放杆操纵。在道口设置主动控制箱,既可由矿区道口监控室中心的PC机近程控制各安装举措,也可由操纵职员在现场手动操纵。报警器由音响电路板、筒式扬声器及反转展转警示灯构成,用来提示交往车辆司机及过往行人留意宁静不要抢道。
  2.3 信号传输和发送局部
  磁电传感器安置在距道口500 m左右处,当它检测到来车信号后,经过铜轴电缆将信号传送至道口主动控制箱内的单片机Atmega128。MC55是信号发送的次要设置装备摆设,它将单片机收罗到的数据打包后经过GPRS网络传输到矿区道口监控中心,由道口监控中心对数据做进一步的剖析处置。
  2.4 矿区道口监控中心局部
  矿区道口监控中心设PC机1台,次要用于吸收各道口列车运转形态的数据。该监控中心接纳静态IP联合DNS域名剖析组网方法来完成对道口的近程监测。这种方法起首必要联系DNS办事商,为监控中心请求1个域名,把这个域名写入单片机Atmega128中。监控中心接入Internet后,与DNS办事器举行毗连,将以后取得的静态IP陈诉给DNS办事器,再由DNS办事器找到监控中心公网静态IP,如许就可以在两者之间创建通讯毗连。
  3  体系硬件设计
  体系硬件设计次要是指道口控制局部硬件设计,依照信号流程大要可以分为三个硬件模块,即传感器信号缩小和A/D转换电路设计、单片机Atmega128与MC55接口设计以及驱动
  现场种种设置装备摆设接口电路设计,此中Atmega128与MC55接口电路是该监测体系硬件设计的重点和特征。ATmega128L和MC55都有尺度的RS232接口,因而硬件设计绝对比力复杂,只需把Atmega128L的PE5与MC55的 IGT相连,用于启动MC55模块,Atmega128L的TX0/RX0与MC55的TX0/RX0相连,举行数据的输出输入;MC55的RING0接从ATmega128L的中缀线,作为数据传输的中缀信号。Atmega128是Atmel公司推出的8位高功能单片机,片内具有128KB的步伐存储器, 4KB的数据存储器,4KB的EEPROM,有8个10位ADC通道、2个8位和2个16位硬件定时J计数器,8个PWM通道,具有可编程看门狗定时器和片上振荡器、片上模仿比力器、JTAG、UART、SPI,和I2C总线等接口以及六种可以经过软件选择的省电形式。本设计中,ATmega128L是整个数据收罗体系中心,次要完成信号的传感器信号收罗、软件滤波、数据运算及种种控制功效。M C55是西门子公司消费的GPRS二频模块,它除了具有GSM模块原有的功效外还支持分组商业功效,内嵌了TCP/IP协议;它的数据输出/输入接话柄际上是一个串行异步收发器,切合RS232接口尺度,且有牢固的参数:8位数据位和1位中止位,无校验位。它与 Atmega128协同事情,配合完成数据的近程传输。

  4 体系软件设计
  接纳模块化的软件设计,将软件分红多少绝对的独立的功效模块,并为各模块布置得当的入口和出口参数,使得模块之间的互相毗连,组合机动利便。整个监测体系软件设计次要由道口主动控制子体系和矿区监控中心子体系构成。
  4.1 道口主动控制软件设计
  道口主动控制子体系的整个步伐接纳C言语和汇编言语相联合编程,利用模块化布局,其层次明白、步伐量精简,使得Atrnega128的速率和编译步伐容量最优化。其次要的功效是依据磁电传感器的输入脉冲触发,经过单片机驱动现场种种报警设置装备摆设,同时将驶过该道口的列车运转形态数据经过MC55发送给监测中心。该子体系软件依照功效可以分为定时器初始化模块、中缀办理初始化模块、MC55初始化模块、中缀信号滤波处置模块、列车形态数据盘算模块、与上位机数据通讯模块以及驱动现场种种设置装备摆设模块。其软件设计次要包罗主步伐和中缀办事子步伐两大部份,此中中缀信号滤波处置模块、驱动现场种种设置装备摆设和列车形态数据盘算模块在中缀办事子步伐中完成,其他模块在主步伐中完成。

  4.2 矿区监控中心软件设计
  矿区监控中心子体系次要功效是经过GPRS网络及时吸收、表现和打印各个道口授下去确当前速率、与道口靠近间隔等有关列车运转的数据。该子体系接纳是用初级言语VC编程,
  该软件具有友爱的用户界面,可以把一切的收罗数据存入数据库,并可完成波形的表现和剖析。依照功效可以分为体系登录模块、体系办理模块、与下位机数据通讯模块、列车数据及时表现模块、列车数据入库模块和列车汗青数据盘问模块。

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